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灯和灯系统的光生物安全性检测问题分析

2014-5-29  来源:国家灯具质量监督检验中心(中山)  作者:吴晓晨 蔡喆 彭振坚 陈慧挺  有5056人阅读

根据IEC 62471:2006灯和灯系统的光生物安全性标准的要求,针对检测过程中的问题,主要分析测量视场、测试距离与方向、眼睛运动、小光源蓝光等几个方面。

  0 引言

  灯具是人类生活中不可缺少的电器,检测灯具产生的光辐射对人类健康的影响非常重要。不仅是紫外辐射、可见光、红外辐射对人类的健康都有影响。这种影响有对人类生理产生积极影响的一面,也有可能存在对人体潜在的危害。2002 年,CIE 在当年出版的 CIE S 009/E:2002根据 ICNIRP(国际非电离辐射防护委员会)相应的导则规定了危害限值,这些导则都来自于最适用的试验研究结果。2006 年,IEC 等同采用 CIE S 009/E:2002,出版了光生物安全标准IEC62471:2006 Photobiological safety of lamps and lamp systems。由于 IEC 在安全方面的巨大影响,灯具光辐射安全更是迅速得到人们的重视,同年,国内也等同采用并出版了 GB/T 20145-2006《灯和灯系统的光生物安全性》。

  本文依据 IEC 62471:2006,结合在实际测试中的检测要点,分析检测过程中比较容易忽视的几个细节。根据该标准,对各种灯具的辐射危害进行分级,主要评价的危害种类见表 1。从表 1 中可见,想要评价一个灯具的危害,主要是从皮肤和眼睛的光化学紫外危害,眼睛的近紫外危害,蓝光危害,视网膜的热危害,视网膜热、微弱、视觉的刺激,眼睛的红外辐射等方面来评价。

  1 限制视场的光阑

  在测量皮肤和眼睛的光化学紫外危害与眼睛的近紫外危害时,由于人眼的生理特征等一系列原因,特别在测试某一方向比较长的灯(比如 T5 管支架)时,必须注意限制视场的光阑。其张角不因大于 1.4 rad,视场光阑应该这样设置:测试光源端面距离探测器端面的距离,再根据探测器法线方向各平面角 4 0 °,计算出光阑的限制长度。

  表1 灯具辐射危害种类

  2 测试距离与测试方向

  测试距离标准要求是比较明确的,对于普通照明用G S L 的灯,无论辐照度和辐亮度的危害值,测试距离都在灯产生500 lx 照度下进行,但是这个距离不得小于 200 mm;对于特殊用途灯具,包括脉冲灯,都应在测试距离 2 0 0 m上给出危害值。对于某些灯具既可用于普通照明也可以用于特殊照明,也是在 2 0 0 mm 距离上给出危害值。

  这个考虑在于人类使用照明灯具正常照明需要和人眼生理避让距离。但是在此测试距离上对灯具的测试方向有一定的经验性,人们很容易考虑在其灯具机械轴或者光度轴方向测量其危害值,这个考虑是非常不全面的,判断一个灯具的测量方向,必须从许多方面来考虑,首先亮度是最需要考虑的,参数照度最大不等于亮度最大;其次亮度最大也不等于危害最大;再次,改变了灯具测试方向,由于 500 lx 准则的约束,距离会产生改变,随之表观光源对弦角会产生改变。所以,测试距离的选择起初会以为非常容易,但其实是非常不容易判断灯具不同方向和不同距离下其最大危害值的。

  考虑点有:灯具的配光曲线、灯具的相对光谱分布、灯具的发光面、在最大亮度或者最大照度的测试距离,在不同测试距离下视场限制光阑的影响、灯具发光面中光源分布情况( 特别是 L E D 光源) 等。在如果没有非常多的测试经验下,只能做大量基础试验来综合选取不同方向和距离。

  3 波长间距与波长精度

  仪器的测量波长间距选择也是非常重要的参数,在测量前必须明确,因为波长间距和波长精度对加权值的影响是非常大的,比如在波长 300 nm 处,波长变化 3 nm,紫外光谱加权函数变化达 250%,由此可见波长间距与波长精度对测试结果的影响有多大。

  一般来说,测量间距的选择是这样的,波长 400 nm 以下的建议是采用波长间距 1 nm,而波长在 400 nm 以上选择的波长间距是 5 nm。

  而波长精度在不同波段也是分开不同的要求,如果想要测量误差小于 3% 时,标准所推荐的波长精度见表 2。在紫外波段特别是 300 nm 至 325 nm 波段波长间距和波长精度要求是最高的。

  表2 波长精度要求

  4 眼睛运动和时间的关系

  正常人的眼睛,当注视一个物体时,会以几赫兹的频率做轻微的无规则运动。这种眼睛的快速运动导致一个点光源的图象被散布于视网膜的一个区域上,这个区域的大小相当于约 0.011 rad 的对边角。这个是光辐射安全区别与普通光度测量的一个难点。随着对目标注视时间的增加,注视能力就会下降,从而会导致目标在视网膜上的辐射能量被散布在更大的一个区域。而这里要注意的是,只有在波长为 380 nm 至 1 400 nm 之间的辐射,才能透过正常的眼睛介质辐射传输到人的视网膜上。由于我们评价一个灯具的光生物安全性与曝辐时间的关系非常的密切,所以子啊测量计算时必须非常明确眼睛运动和时间的关系。

  表3 时间与视场弧度要求

  5结语

  评价灯和灯系统光生物安全性的检测十分复杂,因为所测量的不是一个简单的点光源,而是一个扩展光源,而且需要评价的也不是单一光谱的光源,而是宽波段光源。所以测量中我们需要考虑照明系统的环境中的一些实际情况做出判断,以上这几个问题是我们在实际测试中最容易碰到的一些检测细节。如果不根据标准全面考虑这些问题,往往在测试中会出现比较大的偏差,影响对灯和灯系统安全等级的分类。

 

编辑:Cedar

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